计算机文化基础-第2章计算机网络与因特网应用

计算机基础南京信息工程大学滨江学院计算机系计算机基础课程组第2章计算机网络与因特网应用南京信息工程大学滨江学院计算机系主讲：123熟悉计算机网络的概念、功能、分类教学目标1理解局域网、城域网、广域网的含义2了解计算机网络常用网络设备及其作用3掌握网络体系结构（TCP/IP和OSI模型)4熟悉FTP文件传输服务、WWW万维网服务53掌握浏览器的使用，电子邮件的配置与使用6教学重点和难点计算机网络的概念、功能、分类1网络体系结构（TCP/IP和OSI模型)2

WWW万维网服务3浏览器的使用（上机操作）4电子邮件的配置与使用（上机操作）545章节安排2.1计算机网络基本概念2.2因特网概念与原理2.3简单的因特网应用2.4小结2.5习题计算机网络的作用（导引）计算机网络是计算机技术和通信技术相互结合并不断发展的产物。（起源？）它代表了一个国家信息技术的发展水平。（理由？）我们的工作和学习已经离不开计算机网络。（都包括哪些主要方面？）想一想，如何才能组建一个计算机网络？需要哪些设备？我们利用计算机网络可以做些什么？62023/2/672023/2/62.1计算机网络基本概念2.1.1计算机网络的定义与发展2.1.2计算机网络的组成与分类2.1.3网络拓扑结构2.1.4网络硬件与软件2.1.5计算机网络的体系结构2.1.6IP地址2.1.7网络安全82023/2/62.1.1计算机网络的定义与发展计算机网络的定义计算机网络是指将不同地理位置的具有独立功能的多台计算机及相关设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统、应用软件和通信协议的支持下，实现资源共享和数据通信的计算机系统。从整体上来说，计算机网络是把不同区域位置的计算机与网络设备用通信线路互联成一个综合系统，从而使众多计算机可以方便地相互传递信息，共享硬件、软件和信息等资源92023/2/62.1.1计算机网络的定义与发展计算机网络的发展以数据通信为主的第一代计算机网络

面向终端的计算机网络以资源共享为主的第二代计算机网络

1969年美国国防部高级研究计划部署组建的ARPAnet（阿帕网）体系标准化的第三代计算机网络

OSI/RM与TCP/IP以Internet为核心的第四代计算机网络

Internet的建立102023/2/62.1.2计算机网络的组成与分类计算机网络的组成资源子网包含若干台主机（Host），它们是各种类型的计算机（或服务器），向用户提供服务，处于网络外围。通信子网由网络中的通信链路和用于信息交换的交换机结点构成，处于网络的内层。通信协议用于网络中各结点之间信息交换。协议是通信双方事先约定好的必须共同遵守的规则，是计算机网络不可缺少的组成部分。112023/2/62.1.2计算机网络的组成与分类计算机网络的分类按网络的作用范围进行分类（重点）按网络的使用者进行分类按通信方式分类按网络拓扑结构分类（重点，见2.1.3节）122023/2/6计算机网络的分类按网络的作用范围进行分类（重点）局域网覆盖范围在几米到几千米之间，是最常见的计算机网络。具有容易管理与配置，拓扑结构简单，速度快，延迟小的特点广域网分布距离远，覆盖范围通常在几十到几千公里之间。网络的拓扑结构本身不规则，主要包含一些互连设备如交换机、路由器等，由它们负责网络的管理工作。城域网覆盖范围局限在一座城市的范围内。城域网属于局域网的延伸，像一个大型的局域网，使用与局域网相似的技术，但是在传输介质和布线结构方面范围较广。132023/2/6计算机网络的分类按网络的使用者进行分类公用网一般由政府电信部门组建、管理和控制。网络内的传输和交换装置可提供给任何部门或单位以及公众使用。专用网由部门或企事业单位自行组建，不允许其它部门或单位使用。专用网可以租用电信部门的传输线路。如部门网络、企业网络和校园网络等。142023/2/6计算机网络的分类按通信方式分类点到点网络网络中的两台主机、两台结点交换机之间或主机与结点交换机之间都存在一条物理信道。广播式网络所有主机共享一条信道，某主机发出的数据，其他主机都能收到。152023/2/6计算机网络的分类按网络拓扑结构分类（重点，见2.1.3节）拓扑结构一般是指由点和线排列成的几何图形。计算机网络的拓扑结构是指一个网络的通信链路和计算机结点相互连接构成的几何图形。链路是网络中相邻两个结点之间的物理通路，结点指计算机和有关的网络设备，甚至指一个网络。162023/2/62.1.3网络拓扑结构星型网络星型拓扑结构是以中央结点为中心与各结点连接组成的，各结点与中央结点通过点对点的方式连接网络结构简单，便于管理；控制简单，建网容易；网络延迟时间较短，误码率较低；中央结点负荷太重。172023/2/62.1.3网络拓扑结构树型网络多级星型网络。将星型网络按层次方式排列即形成树型网络，网络结构简单，便于管理；182023/2/62.1.3网络拓扑结构树型网络多级星型网络。将星型网络按层次方式排列即形成树型网络，网络结构简单，便于管理；总线型网络由一条高速公用总线连接若干个结点所形成的网络即为总线型网络结构简单灵活，便于扩充，是一种很容易建造的网络。由于多个结点共用一条传输信道，故信道利用率高，但容易产生访问冲突；传输速率高，可达1～100Mbps；常因一个结点出现故障（如结头接触不良等）而导致整个网络不通，因此可靠性不高192023/2/62.1.3网络拓扑结构环型网络环型网络环型网中各结点通过环路接口连在一条首尾相连的闭合环型通信线路信息在网络中沿固定方向流动，两个结点间仅有唯一的通路，大大简化了路径选择的控制；某个结点发生故障时，可以自动旁路，可靠性较高；由于信息是串行穿过多个结点环路接口，当结点过多时，使网络响应时间变长。当网络确定时，其延时固定，实时性强。202023/2/62.1.3网络拓扑结构网状网络网状网络是广域网中最常采用的一种网络形式。网络可靠性高，一般通信子网任意两个结点交换机之间，存在着两条或两条以上的通信路径。可扩充性好，该网络无论是增加新功能，还是将另一台新的计算机入网，形成更大或更新的网络时，都比较方便；网络可建成各种形状，采用多种通信信道，多种传输速率。212023/2/62.1.3网络拓扑结构网络硬件的组成主机网络工作站网络终端通信处理机通信线路信息变换设备222023/2/62.1.4网络硬件与软件网络软件的组成网络操作系统网络协议软件网络管理软件网络通信软件网络应用软件232023/2/62.1.4网络硬件与软件网络连接设备中继器当主机之间的距离大于一定数值时，就需要中继器延长通信介质的距离。242023/2/62.1.4网络硬件与软件网络连接设备集线器具有两个功能，第一，实现中继功能（它实质上是一个多端口的中继器）；第二，汇接多台主机，被称为Hub。按照端口数目的多少，可以把Hub分为8口Hub、16口Hub、24口Hub和48口Hub四种。按照总线带宽的大小，可以把Hub分为10Mbit/s、100Mbit/s和10M／100M自适应Hub三种。252023/2/62.1.4网络硬件与软件网络连接设备网桥网桥的作用是互联两个局域网。262023/2/62.1.4网络硬件与软件网络连接设备网桥网桥的作用是互联两个局域网。272023/2/62.1.4网络硬件与软件网络连接设备交换机相当于一个多端口的网桥。使局域网的网络规模得以扩展，提高局域网性能。282023/2/62.1.4网络硬件与软件网络连接设备交换机相当于一个多端口的网桥。使局域网的网络规模得以扩展，提高局域网性能。292023/2/62.1.4网络硬件与软件网络连接设备交换机相当于一个多端口的网桥。使局域网的网络规模得以扩展，提高局域网性能。302023/2/62.1.4网络硬件与软件网络连接设备路由器互联的局域网之间需要对信息交换施加比较严格的控制时，或者把局域网通过广域网（WideAreaNetwork，WAN）与远程的局域网互联时，一般采用路由器作为互联设备。路由器的互连功能工作在OSI参考模型的第三层（网络层），而局域网交换机工作在OSI参考模型的第二层（数据链路层）312023/2/62.1.4网络硬件与软件网络连接设备调制解调器（Modem）俗称“猫”；功能是将电脑中表示数据的数字信号在模拟电话线上传输，从而达到数据通信的目的；主要由两部分功能构成：调制和解调。调制是将数字信号转换成适合于在电话线上传输的模拟信号进行传输，解调则是将电话线上的模拟信号转换成数字信号，由电脑接收并处理。322023/2/62.1.4网络硬件与软件网络连接设备网卡（网络适配器NIC）网卡是连接计算机与网络的基本硬件设备；每块网卡都拥有唯一的ID号，也叫做MAC地址（48位），MAC地址被烧录在网卡的ROM中；安装网卡后，还要进行协议的配置。网卡的功能主要有两个，一是将计算机的数据进行封装，并通过网线将数据发送到网络上；二是接收网络上传过来的数据，并发到计算机中。332023/2/62.1.4网络硬件与软件网络传输介质传输介质就是通信中实际传送信息的载体，在网络中是连接收发双方的物理通路；常用的传输介质分为：有线介质和无线介质网卡（网络适配器NIC）有线介质：可传输模拟信号和数字信号（有双绞线、细/粗同轴电缆、光纤）无线介质：大多传输数字信号（有微波、卫星通信、无线电波、红外、激光等）342023/2/62.1.4网络硬件与软件网络传输介质同轴电缆同轴电缆的核心部分是一根导线，导线外有一层起绝缘作用的塑性材料，再包上一层金属网，用于屏蔽外界的干扰，最外面是起保护作用的塑性外套。352023/2/62.1.4网络硬件与软件网络传输介质双绞线双绞线是两条相互绝缘的导线按一定距离绞合若干次，使得外部的电磁干扰降到最低限度，以保护信息和数据分为非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）。屏蔽双绞线外护套加金属材料，减少辐射，防止信息窃听，性能优于非屏蔽双绞线，但价格较高，而且安装比非屏蔽双绞线复杂。组建局域网时通常使用非屏蔽双绞线362023/2/62.1.4网络硬件与软件网络传输介质双绞线双绞线与网络设备连接通过RJ-45连接器实现，双绞线与RJ-45插头的连接由专用的钳子制作372023/2/62.1.4网络硬件与软件网络传输介质光纤（光缆）光缆是由一组光导纤维组成的用来传播光束的、细小而柔韧的传输介质。与其它传输介质相比，光缆电磁绝缘性能好，信号衰变小，频带较宽，传输距离较大。用于主干网连接。光缆通信由光发送机产生光束，将电信号转变为光信号，再把光信号导入光纤，在光缆的另一端由光接收机接收光纤上传输来的光信号，并将它转变成电信号，经解码后再处理。光缆的最大传输距离远、传输速度快。382023/2/62.1.4网络硬件与软件网络传输介质无线传输介质无线传输介质指在空间中采用无线频段、红外线、激光等进行信号传输，而不需要使用线缆传输，不受固定位置的限制目前主要用于通信的有：无线电波、微波、红外、激光。计算机网络系统中的无线通信主要指微波通信，分为两种形式：地面微波通信和卫星微波通信。无线局域网采用无线电波和红外线作为传输介质。392023/2/62.1.4网络硬件与软件计算机网络体系结构是解决计算机网络问题的理论方法，也是研究和开发计算机网络的思想方法。理解和掌握计算机网络体系结构也是学习计算机网络的有效方法。掌握了体系结构的相关概念后，才能具备交流计算机网络的语言基础。402023/2/62.1.5计算机网络的体系结构OSI参考模型OSI参考模型是按照高低层次排列的，应用层、表示层和会话层被称为高层，其他层被称为低层。412023/2/62.1.5计算机网络的体系结构OSI参考模型422023/2/62.1.5计算机网络的体系结构TCP/IP体系结构432023/2/62.1.5计算机网络的体系结构OSI参考模型与TCP/IP体系结构差异相同点两种模型都基于独立的协议的概念，强调网络技术独立性和端对端确认。都采用分层方法，每层建立在下层提供服务的基础上，并为上层提供服务，而且层功能大体相同，两个模型能够在相应的层找到对应的功能。442023/2/62.1.5计算机网络的体系结构OSI参考模型与TCP/IP体系结构差异不同点分层模型不同。TCP/IP模型没有会话层和表示层，并且数据链路层和物理层合而为一。OSI模型有3个主要明确概念：服务、接口、协议。而TCP/IP参考模型在三者的区别上不是很清楚。TCP/IP模型对异构网络互连的处理比OSI模型更加合理。TCP/IP模型比OSI参考模型更注重面向无连接的服务。在传输层OSI模式仅有面向有连接的通信，而TCP/IP模型支持两种通信方式。452023/2/62.1.5计算机网络的体系结构TCP/IP部分协议名称简单网络管理协议（SimpleNetworkManagementProtocol，简称SNMP）；简单邮件传输协议（SimpleMailTransferProtocol，简称SMTP）；邮局代理协议（ProtocolOfPostoffice，简称POP）；超文本传送协议（HypertextTransferProtocol，简称HTTP）；域名解析系统（DomainNameSystem，简称DNS）。462023/2/62.1.5计算机网络的体系结构DNS的功能进行域名解析。域名解析的作用是由计算机的名字求解该计算机的网络层协议地址，例如IP协议的IP地址。472023/2/62.1.5计算机网络的体系结构域名进行域名解析。域名解析的作用是由计算机的名字求解该计算机的网络层协议地址，例如IP协议的IP地址。域是划分网络主机的一种逻辑单元，域的引入是为了便于网络主机的命名以及对名字的管理。从域的观点来看，网络主机被划分到各个不重叠的集合中。482023/2/62.1.5计算机网络的体系结构域名492023/2/62.1.5计算机网络的体系结构域的逻辑概念域名502023/2/62.1.5计算机网络的体系结构域名512023/2/62.1.5计算机网络的体系结构标号说明标号说明com商业组织mil军事组织edu教育机构net网络支持机构gov政府机构org非盈利组织int国际组织biz公司和企业表2-1通用域标号区域国家或地区区域国家或地区cn中国jp日本ca加拿大fr法国表2-2部分国家域标号IP地址的结构和类型IP地址是一个32比特无符号二进制数。IP地址是具有层次结构的地址，它由二级结构组成：第一级结构是网络号（net-id），它是网络在互联网中的编号。第二级结构是主机号（host-id），它是主机在网络中的编号。522023/2/62.1.6IP地址IP地址的结构和类型532023/2/62.1.6IP地址IP地址的标记法542023/2/62.1.6IP地址点分十进制记法IP子网和子网掩码（subnetmask）如果主机号（host-id）中靠近网络号（net-id）的若干比特不用于主机编号，而是和网络号一起用于网络编号，那么，我们就说该IP网络中包含IP子网，这些IP子网的网络号是相同的，区别它们的是子网号，子网号由原来属于主机号的比特编码。552023/2/62.1.6IP地址IP子网和子网掩码举例对于一个IP地址，如何知道它的网络号是多少？主机号又是多少呢？如果知道了该地址对应的子网掩码，就可以简单计算出网络号和主机号。怎样由IP地址和子网掩码计算网络号和主机号？假设IP地址对应的子网掩码是根据IP地址结构可知，该地址是B类地址。根据子网掩码定义知道该地址不包含子网。因此，该地址网络号是，主机号是0000000100000001（对应的十进制数是257），即IP地址是的主机是网络中的第257号主机。562023/2/62.1.6IP地址IP地址的配置572023/2/62.1.6IP地址网络的不安全因素自然环境和社会环境自然环境：恶劣天气、强电和强磁场等。社会环境：故意破坏者（黑客Hacker）、不遵守规则者和刺探秘密者。资源共享非法用户通过终端或节点进行非法浏览、非法修改。数据通信信息在传输过程中遭受破坏网络管理网络系统的管理措施不当，造成设备损坏或保密信息人为泄露等。582023/2/62.1.7网络安全计算机犯罪计算机犯罪始于二十世纪80年代。是一种高技术犯罪邮件炸弹（mailbomb）、网络病毒、特洛伊木马、窃取硬盘空间、盗用计算资源、窃取或篡改机密数据、冒领存款、捣毁服务器等。特点是罪犯不必亲临现场、所遗留的证据很少且有效性低，并且与此类犯罪有关的法律还有待于进一步完善遏制计算机犯罪的有效手段是从软、硬件建设做起，力争防患于未然可购置防火墙（firewall）、对员工进行网络安全培训，增强其防范意识等592023/2/62.1.7网络安全黑客攻防技术网络黑客（Hacker）一般指的是计算机网络的非法入侵者，大都为程序员，精通计算机技术和网络技术，了解系统的漏洞及其原因所在，喜欢非法闯入并以此作为一种智力挑战。有些黑客仅仅是为了验证自己的能力而非法闯入，并不会对信息系统或网络系统产生破坏作用，但也有很多黑客非法闯入是为了窃取机密的信息、盗用系统资源或出于报复心理而恶意毁坏某个信息系统等。602023/2/62.1.7网络安全黑客的攻击步骤信息收集：通常利用相关的网络协议或实用程序来收集探测分析系统的安全弱点实施攻击612023/2/62.1.7网络安全黑客的攻击方式密码破解IP嗅探（Sniffing）与欺骗（Spoofing）系统漏洞扫描端口扫描622023/2/62.1.7网络安全防止黑客攻击的策略数据加密身份验证建立完善的访问控制策略审计其他安全措施632023/2/62.1.7网络安全网络安全策略加强网络管理采用安全保密技术局域网实行实体访问控制保护网络介质数据访问控制数据存储保护计算机病毒防护广域网数据通信加密通信链路安全保护642023/2/62.1.7网络安全防火墙技术防火墙是用来连接两个网络并控制两个网络之间相互访问的系统包括用于网络连接的软件和硬件以及控制访问的方案，用于对进出的所有数据进行分析，并对用户进行认证，从而防止有害信息进入受保护网，为网络提供安全保障防火墙是一个分离器、一个限制器、也是一个分析器，有效地监控了内部网和Internet之间的任何活动，保证了内部网络的安全。将局域网络放置于防火墙之后可以有效阻止来自外界的攻击。主要功能包括过滤不安全服务和非法用户，禁止未授权用户访问受保护网络，控制对特殊站点的访问。652023/2/62.1.7网络安全防火墙技术662023/2/62.1.7网络安全防火墙的主要类型包过滤防火墙应用代理防火墙状态检测防火墙防火墙的局限性防火墙防外不防内防火墙难于管理和配置，容易造成安全漏洞672023/2/62.1.7网络安全信息安全技术数据加密和解密技术数字签名技术数字证书682023/2/62.1.7网络安全692023/2/62.2因特网概念与原理2.2.1因特网概念2.2.2因特网中的客户机／服务器体系结构2.2.3接入因特网2.2.4下一代因特网因特网（Internet）是一组全球信息资源的总汇。一般认为Internet是由许多小的网络（子网）互联而成的，每个子网中连接着若干台计算机（主机）。Internet以相互交流信息资源为目的，基于共同的协议，通过路由器和公共互联网构成，是一个信息和资源共享的集合。最早来源于美国国防部高级研究计划局ARPA建立的ARPAnet。702023/2/62.2.1因特网概念客户/服务器（Client/Server）模式是现代计算机网络的产物，在Internet开始流行之前就广泛应用于局域网系统。它是目前一种普遍使用的分布式计算模式。在计算机网络中，一些机器被指定为服务器，为其它机器上的请求提供服务。例如有文件服务器、数据库服务器、WWW服务器、Email服务器及其他应用服务器等。服务器的功能一般是按客户机的请求访问本机的数据，并向客户回送访问结果。712023/2/62.2.2因特网中的客户机／服务器体系结构722023/2/62.2.2因特网中的客户机／服务器体系结构Internet服务提供商（InternetServiceProvider，简称ISP）是众多企业和个人用户接入Internet的驿站和桥梁。当计算机连接Internet时，它并不是直接连接到Internet，而是采用某种方式与ISP提供的某一台服务器连接起来，通过它连接Internet。ISP大致可以分为两类，一类为接入服务提供商（InternetAccessProvider，简称IAP），另一类是内容服务提供商（InternetContentProvider，简称ICP）。732023/2/62.2.3接入因特网因特网接入方式PSTNISDNDDNADSLVDSLCable-ModemPONLMDSLAN方式接入742023/2/62.2.3接入因特网下一代因特网的概念下一代因特网（NextGenerationInternet）指的是比现行的因特网具有更快的传输速率，更强的功能，更安全和更多的网址，能基本达到信息高速公路计划目标的新一代因特网。下一代因特网计划超高带宽网络服务（VBNS）Internet2白宫下一代因特网752023/2/62.2.4下一代因特网下一代因特网的目标直接目标使连接各大学和国家实验室的高速网络的传输速率比现有因特网快100～1000倍；其速率可在1s内传输一部大英百科全书。应用目标分享医学的最新成果。通过虚拟图书馆和虚拟实验室提高教学质量。在工程上通过各种造型系统和模拟系统缩短新产品的开发时间。通过NGI进行大范围的协作，以提高科研效率等。762023/2/62.2.4下一代因特网772023/2/62.3简单的因特网应用2.3.1网页浏览2.3.2信息搜索2.3.3FTP传输文件2.3.4电子邮件2.3.5流媒体IE浏览器的主界面782023/2/62.3.1网页浏览使用IE浏览器浏览Web页792023/2/62.3.1网页浏览设置浏览器主页802023/2/62.3.1网页浏览①②③在万维网中用来进行搜索的程序叫做搜索引擎。全文检索搜索引擎是一种纯技术型的检索工具。它的工作原理是通过搜索软件到因特网上的各网站收集信息，找到一个网站后可以从这个网站再链接到另一个网站。然后按照一定的规则建立一个很大的在线数据库供用户查询。用户在查询时只要输入关键词，就从已经建立的索引数据库上进行查询（并不是实时地在因特网上检索到的信息）。812023/2/62.3.2信息搜索最著名的全文检索搜索引擎Google（谷歌）（）百度（）最著名的分类目录搜索引擎雅虎（）雅虎中国（）新浪（）搜狐（）网易（）822023/2/62.3.2信息搜索FTP（FileTransferProtocol）是一个双向的文件传输协议。利用文件传输协议FTP，用户可以将远程主机上的文件下载（Download）到自己计算机的磁盘中，也可以将本地计算机中的文件（Upload）上传到远程主机上。FTP实际上是将各种类型的文件都放在Internet上的FTP服务器中，用户计算机上安装一个客户端FTP服务程序，通过这个程序实现对FTP服务器的访问。当通过客户端程序登录到Internet的FTP服务器时，要求正确回答用户名和密码，才能取得访问权。832023/2/62.3.3FTP传输文件842023/2/62.3.3FTP传输文件电子邮件（E-mail）是Internet用户之间一种快捷、简便、廉价的现代通信手段，也是目前Internet上使用最频繁的服务。电子邮件的英文是ElectronicMail，简称E-mail，电子邮件主要是发送和接收邮件。852023/2/62.3.4电子邮件电子邮件的工作过程862023/2/62.3.4电子邮件电子邮件格式与电子邮件地址一封邮件由邮件头和邮件体两部分组成。邮件头